Principy a struktura rastrovacích sondových mikroskopů
Základním pracovním principem rastrovacího sondového mikroskopu je využití interakcí mezi sondou a atomárními molekulami na povrchu vzorku, tedy fyzikálních polí vzniklých různými interakcemi, když se sonda a povrch vzorku blíží nanoměřítku, a získání povrchové morfologie vzorku detekcí odpovídajících fyzikálních veličin. Mikroskop skenovací sondy se skládá z pěti částí: sondy, skeneru, snímače vzdálenosti, řídicí jednotky, detekčního systému a zobrazovacího systému.
Kontrolér používá skener k pohybu vzorku ve vertikálním směru, aby stabilizoval vzdálenost (nebo fyzikální kvantitu interakce) mezi sondou a vzorkem na pevné hodnotě; Současně pohybujte vzorkem v horizontální rovině x-y tak, aby sonda skenovala povrch vzorku podél skenovací dráhy. Rastrovací sondový mikroskop detekuje příslušné signály fyzikálních veličin interakce mezi sondou a vzorkem v detekčním systému, přičemž udržuje stabilní vzdálenost mezi sondou a vzorkem; V případě stabilní interakce fyzikálních veličin je vzdálenost mezi sondou a vzorkem snímána snímačem posunu ve vertikálním směru. Zobrazovací systém provádí zpracování obrazu na povrchu vzorku na základě detekčního signálu (nebo vzdálenosti mezi sondou a vzorkem).
Mikroskopy se skenovacími sondami jsou rozděleny do různých sérií mikroskopů na základě různých fyzikálních polí interakce mezi použitými sondami a vzorkem. Rastrovací tunelový mikroskop (STM) a mikroskop atomové síly (AFM) jsou dva běžně používané typy rastrovacích sondových mikroskopů. Rastrovací tunelový mikroskop detekuje povrchovou strukturu vzorku měřením velikosti tunelovacího proudu mezi sondou a testovaným vzorkem. Mikroskopie atomové síly používá fotoelektrický snímač posunu k detekci mikrokonzolové deformace způsobené interakční silou mezi špičkou jehly a vzorkem (která může být buď atraktivní, nebo odpudivá) k detekci povrchu vzorku.
